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Title:
STRUCTURAL COMPONENT MADE OF SHEET METAL SHAPED MATERIAL, AND DEVICE AND METHOD FOR JOINING A STRUCTURAL COMPONENT MADE OF SHEET METAL SHAPED MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/104207
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a structural component (2) made of a sheet metal shaped material, which is formed by means of a cold forming method and has at least one hollow cross-section (21, 22) that is closed in partial sections of the longitudinal extension thereof, wherein the closed hollow cross-section (21, 22) is configured in that the sheet metal shaped material of the structural component (2) formed by means of cold forming is joined to itself by means of roll clinching. The invention further relates to a device (1) and to a method for the production of a joined connection (23, 24) by means of roll clinching of a structural component (2) made of a sheet metal shaped material.

Inventors:
DOELLE NORBERT (DE)
LAPPE WILHELMUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2007/010534
Publication Date:
September 04, 2008
Filing Date:
December 05, 2007
Export Citation:
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Assignee:
DAIMIER AG (DE)
DOELLE NORBERT (DE)
LAPPE WILHELMUS (DE)
International Classes:
B21D39/03; B21D53/88; B23P11/00; F16B5/00
Foreign References:
DE10124804A12002-08-01
DE19901015A11999-11-04
EP0953386A21999-11-03
DE19936152C12000-09-07
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Claims:
Patentansprüche

1. Strukturbauteil (2) aus blechförmigem Material, welches mittels eines Walzprofilierverfahrens umgeformt ist, aufweisend mindestens einen zumindest in Teilabschnitten seiner Längserstreckung geschlossenen Hohlquerschnitt (21,22), dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossene Hohlquerschnitt (21,22) dadurch gebildet ist, dass das mittels Walzprofilieren umgeformte blechförmige Material mit sich selbst durch Rollclinchen gefügt ist.

2. Strukturbauteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels Rollclinchen hergestellte Fügeverbindung (23,24) über die Längserstreckung des Strukturbauteils gesehen in ihrem Fügequerschnitt (3) definiert variabel ist.

3. Strukturbauteil (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Fügeverbindung (23,24) ein Zusatzmaterial eingebracht ist.

4. Strukturbauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (2) über die Längserstreckung des Strukturbauteils (2) gesehen eine unterschiedliche Dicke des blechförmigen Materials aufweist.

5. Strukturbauteil (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil (2) aus kaltumformbarem und/oder warmumformbarem blechförmigen Material mit einer Zugfestigkeit größer als 1000 N/mm 2 hergestellt ist.

6. Vorrichtung (1) zur Herstellung einer Fügeverbindung

(23,24) mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil (2) aus blechförmigen Material, wobei das Strukturbauteil (2) mittels eines Walzprofilierverfahrens umgeformt ist und die Vorrichtung (1) zum Rollclinchen ein Stempelrad (11) und ein Matrizenrad (12) aufweist, welche dergestalt zueinander angeordnet sind, so dass ein Spalt zwischen Stempelrad (11) und Matrizenrad (12) gebildet ist, durch den das zu fügende Strukturbauteil (2) hindurchführbar ist, so dass das blechförmige Material des Strukturbauteils (2) mit sich selbst zu einem zumindest teilweise geschlossenen Hohlquerschnitt zu fügen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Rollclinchen in eine Walzstrecke einer Walzprofilieranlage integriert ist.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Rollclinchen eine Einheit zur Zuführung von Zusatzmaterial aufweist.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zum Rollclinchen das Stempelrad (11) und Matrizenrad (12) in der Ausgestaltung als fliegende Rolleneinheit aufweist.

9. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Stempelrad (11) und/oder das Matrizenrad (12) der Vorrichtung (1) zum Rollclinchen zumindest in Teilbereichen eines Stempelringes einen variablen Durchmesser aufweisen.

10. Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung (23,24) mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil (2) aus blechförmigen Material, wobei das blechförmige Material durch ein Walzprofilierverfahren in das Strukturbauteil

(2) mit zumindest einem geschlossenen Hohlquerschnitt (21,22) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung (23,24) über die Längserstreckung des Strukturbauteils (2) gesehen in ihrem Fügequerschnitt

(3) definiert variabel ausgebildet wird und/oder dass in die Fügeverbindung (23,24) beim Rollclinchen ein Zusatzmaterial zur Verstärkung der Fügeverbindung (23,24) einbracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmaterial in einem integrierten Verfahrensschritt einer Walzstrecke vor dem Rollclinchen vom blechförmigen Material des Strukturbauteils (2) abgeschert wird.

Description:

Strukturbauteil aus blechförmigem Material sowie Vorrichtung und Verfahren zum Fügen eines Strukturbauteils aus blechförmigem Material

Die Erfindung betrifft ein Strukturbauteil aus blechförmigem Material nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil aus blechförmigem Material nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil aus blechförmigem Material gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.

Aus der Praxis ist bekannt, dass eine Schweißbearbeitung bei einem walzprofilierten Bauteil oder Rohr, das eine Fügebearbeitung erfordert, der Bearbeitungsschritt ist, der die Herstellungszeit des Bauteils oder Rohres wesentlich beeinflusst. Zudem erfordert eine Schweißbearbeitung eine aufwendige Schweißvorrichtung, eine entsprechend aufwendige Spanntechnik zur Fixierung des zu schweißenden Bauteils und eine umfangreiche Peripherie hinsichtlich StoffZuführung, Stromversorgung, Regelungstechnik, etc. Dies ist ferner mit hohen Investitions- und Bearbeitungskosten verbunden.

Als Alternative zum Fügeverfahren des Schweißens offenbart die DE 199 01 015 Al eine Vorrichtung und ein Verfahren zum umformtechnischen Fügen von Teilen mittels Durchsetzfügen durch Rollclinchen. Dabei wird eine im Wesentlichen geradlinige, sich längserstreckende Fügenaht mittels

rotierender Werkzeuge hergestellt. Das dabei beschriebene Rollclinchen und die beschriebene Vorrichtung sind allerdings eher allgemeiner Natur und geben keinen Hinweis auf konkrete Umsetzungen für eine industrielle Praxis.

Somit liegt ausgehend vom genannten Stand der Technik der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren des Rollclinchens weiter zu verbessern, eine verbesserte Vorrichtung anzugeben und ein verbessertes Strukturbauteil anzugeben.

Die Aufgabe wird in Bezug auf das anzugebende Strukturbauteil aus blechförmigem Material durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der anzugebenden Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil aus blechförmigem Material wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst und hinsichtlich des anzugebenden Verfahrens zur Herstellung einer Fügeverbindung mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil aus blechförmigem Material durch die Merkmale des Patentanspruchs 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.

Die Aufgabe in Bezug auf das anzugebende Strukturbauteil wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Strukturbauteil aus blechförmigem Material mittels eines Walzprofilierverfahrens umgeformt ist und mindestens einen zumindest in Teilabschnitten seiner Längserstreckung geschlossenen Hohlquerschnitt aufweist, wobei der geschlossene Hohlquerschnitt dadurch gebildet ist, dass das mittels Walzprofilieren umgeformte blechförmige Material mit sich selbst durch Rollclinchen gefügt ist.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass ein Strukturbauteil geschaffen ist, welches sehr wirtschaftlich herstellbar ist und weitere Vorteile wie zum Beispiel erhöhtes Deformationsvermögen und somit erhöhte Crashsicherheit im Anwendungsfall einer Kraftfahrzeugkarosserie bietet. Durch die Herstellung des Strukturbauteils mittels Walzprofilieren ist sicher gestellt, dass das Strukturbauteil in einer sehr wirtschaftlichen Art und Weise herstellbar ist, verglichen mit anderen Umformverfahren wie z.B. Tiefziehen oder Streckziehen. Durch die Umformung des Strukturbauteils mittels eines Walzprofilierverfahrens wird das Strukturbauteil im Wesentlichen entlang einer Biegelinien lokal umgeformt. Dies bedeutet, dass das Strukturbauteil auch nur in dem Bereich der lokalen Umformung große änderungen im Materialgefüge und in den Eigenschaften erfährt, während mit zunehmendem Abstand von der lokalen Umformung die Materialänderungen des Gefüges und der Eigenschaften in sehr viel geringerem Maße stattfinden. Somit liegt ein Strukturbauteil vor, welches beispielsweise verglichen mit Tiefziehteilen aus dem gleichen Blechwerkstoff weitaus bessere Deformationsreserven aufweist.

Der weitaus größte Vorteil des Strukturbauteils entsteht aber dadurch, dass das mittels Walzprofilieren umgeformte blechförmige Material mit sich selbst durch Rollclinchen gefügt ist. Das bedeutet, dass das blechförmige Material entlang einer sich längserstreckenden Liniengeometrie mittels rotierenden Rollenwerkzeugen durchsetzgefügt ist. Durch diese dauerhafte Fügeverbindung ist ein Strukturbauteil gebildet, welches eine hohe Bauteilsteifigkeit und sehr gute Crasheigenschaften aufweist. Beim Rollclinchen werden dabei mehrere übereinander liegende blechförmige Materialschichten, vorzugsweise zwei Schichten, durch die Rollenwerkzeuge derart plastisch umgeformt, dass die mehreren Materialschichten durch eine rotierende Stempelrolle in eine mit dieser

zusammenwirkende Matrizenrolle gepresst werden, wobei durch die plastische Deformation der blechförmigen Materialien eine quasi kraft- und/oder formschlüssige Fügeverbindung zwischen den blechförmigen Materialen entsteht. Die Fügeverbindung kann dabei ununterbrochen entlang der Längserstreckung des Strukturbauteils ausgestaltet sein oder aber abschnittsweise, d.h. lokal begrenzt entlang der Längserstreckung des Strukturbauteils .

Eine vorteilhafte Steigerung der Bauteileigenschaften ist durch einen variablen, d.h. einen definiert veränderten Fügequerschnitt entlang der Längserstreckung des Strukturbauteils erreichbar. Diese definierte Veränderung des Fügequerschnitts wird durch die spezielle Ausgestaltung der Rollenwerkzeuge ermöglicht. Der Vorteil dabei ist, dass so eine Fügeverbindung entlang der Längserstreckung des Strukturbauteils vorhanden ist, welche nicht nur in Querrichtung relativ zur Längserstreckung des

Strukturbauteils gesehen eine quasi formschlüssige Verbindung aufweist, sondern auch in Richtung der Längserstreckung des Strukturbauteils. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung der Festigkeit der Fügeverbindung, insbesondere hinsichtlich einer erhöhten Schubfestigkeit in Richtung der Längserstreckung des Strukturbauteils, und somit zu weiter verbesserten Eigenschaften des Strukturbauteils hinsichtlich der Bauteilfestigkeit und der Crashverhaltens.

Eine weitere vorteilhafte Steigerung der Bauteileigenschaften ist durch das Einbringen von umformbaren Zusatzmaterial in die Fügeverbindung zu erreichen. Das Zusatzmaterial, insbesondere ein zusätzlicher Blechstreifen, ist dabei lediglich lokal im Bereich der Fügeverbindung vorhanden. Der Vorteil ist, dass durch das Zusatzmaterial in der Fügeverbindung die plastische Deformation der zu verbindenden

Blechmaterialien erhöht wird, wodurch die quasi kraft- und/oder formschlüssige Verbindung weiter vorteilhaft gesteigert wird und somit die bereits beschriebenen Eigenschaften des Strukturbauteils nochmals gesteigert werden.

Eine vorteilhafte Steigerung der Möglichkeit der Funktionsintegration in das Strukturbauteil ergibt sich, wenn der Hohlquerschnitt über die Längserstreckung des Strukturbauteils gesehen flexibel walzprofiliert ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass so das Strukturbauteil auf spezifische Funktionen im Anwendungsfall angepasst ist, so kann beispielsweise der Hohlquerschnitt eine kontinuierlich Aufweitung oder lokal Bearbeitungsveränderungen, wie Versteifungsrippen, Austanzungen oder variierende Wanddicken aufweisen, um so auf spezielle Bauteilanforderungen wie beispielsweise Gewichtseinsparung oder Steifigkeitsoptimierung für definierte Lastfälle, angepasst zu sein.

Eine weitere vorteilhafte Steigerung der

Funktionseigenschaften des erfindungsgemäßen Strukturbauteils ergibt sich durch Verwendung sogenannter „Tailored Rolled Blanks", d.h. einem blechförmigen Material für die Herstellung des Strukturbauteils mit einer variablen Dicke. Der Vorteil ist, dass so auf eine einfache Art und Weise steifigkeitsoptimierte Querschnittsformen im Strukturbauteil möglich sind, die durch Walzprofilierung eines blechförmigen Materials mit konstanter Dicke nicht herstellbar wären. Die steifigkeitsoptimierte Ausgestaltung des Strukturbauteils kann dabei über die gesamte Längserstreckung des Strukturbauteils erfolgen oder aber lokal beschränkt sein. Durch die Verwendung von kalt- oder warmumformbaren hoch- und höchstfesten Materialien, vorzugsweise mit einer

Zugfestigkeit von größer 1000 N/mm 2 , werden gerade für die Anwendung in Kraftfahrzeugstrukturen die Bauteileigenschaften vorteilhaft erhöht.

Die Aufgabe hinsichtlich der anzugebenden Vorrichtung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zur Herstellung einer Fügeverbindung mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil aus blechförmigen Material in eine Walzstrecke einer Walzprofilieranlage integriert ist, wobei das Strukturbauteil mittels eines Walzprofilierverfahrens umgeformt ist und die Vorrichtung zum Rollclinchen ein Stempelrad und ein Matrizenrad aufweist, welche dergestalt zueinander angeordnet sind, so dass ein Spalt zwischen Stempelrad und Matrizenrad gebildet ist, durch den das zu fügende Strukturbauteil hindurchführbar ist, so dass das blechförmige Material des Strukturbauteils mit sich selbst zu einem zumindest teilweise geschlossenen Querschnitt zu fügen ist .

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist, dass so eine Vorrichtung geschaffen ist, die zur gesteigerten wirtschaftlichen Herstellung eines Strukturbauteils aus blechförmigem Material, insbesondere für Anwendungen in Kraftfahrzeugstrukturen, geeignet ist. Im Gegensatz zum eingangs genannten Stand der Technik durch Schweißen bedarf die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Rollclinchen keiner signifikanten Reduktion des Bauteilvorschubs in der Fügeeinheit, sondern das Fügen mittels Rollclinchen findet vorzugsweise bei der gleichen Vorschubgeschwindigkeit wie das Walzprofilieren, d.h. vorteilhafter Weise mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,5m/min bis 50m/min, vorzugsweise Im/min bis 30m/min, statt. Daher kann mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Herstellzeit eines zuvor beschriebenen Strukturbauteils erheblich reduziert werden im

Vergleich zum Stand der Technik, wodurch die Wirtschaftlichkeit, mit der die Vorrichtung betreibbar ist, wesentlich gesteigert ist.

Die Vorrichtung zum Rollclinchen weist im Wesentlichen zwei drehbar gelagerte Rollenwerkzeuge als Stempelrad und Matrizenrad auf, durch die das zu fügende Strukturbauteil geführt wird. Die Spaltbreite, durch die das zu fügende Strukturbauteil geführt wird, ist durch relative Verstellbarkeit der Lagerachsen der Rollenwerkzeuge variabel einstellbar. Die Rollenwerkzeuge können ein- oder mehrteilig und/oder mit oder ohne Antrieb ausgestaltet sein. Die Lagerung von Stempelrad und Matrizenrad kann dabei ein- oder zweiseitig ausgestaltet sein, wobei eine zweiseitige Lagerung auf Grund des verbesserten Kraftflusses zu bevorzugen ist.

Das Stempelrad weist für den Fall, dass eine Verbindungsnaht durch Rollclinchen hergestellt wird, zwei vorzugsweise identisch ausgestaltete Niederhalterringe und einen zwischen diesen angeordneten Stempelring größeren Durchmessers auf. Analog weist das mit dem Stempelrad zusammenwirkende Matrizenrad zwei vorzugsweise identisch ausgestaltete Niederhalterringe und einen zwischen diesen angeordneten Ambossring kleineren Durchmessers auf. Für den Fall, dass mehrere Verbindungsnähte am Strukturbauteil parallel hergestellt werden ist aber auch jede andere Ausgestaltung von Stempel- und/oder Matrizenrad möglich, beispielsweise drei Niederhalterringe und zwei dazwischen angeordnete Stempel- bzw. Ambossringe für die gleichzeitige Herstellung von zwei Verbindungsnähten. Während des Rollclinchens deformieren die zusammen wirkenden Rollenwerkzeuge Stempel- und Matrizenrad das blechförmige Material des

Strukturbauteils dergestalt, dass die Spaltgeometrie zwischen ihnen durch plastische Umformung auf die Verbindungsnaht am

Strukturbauteil übertragen wird. Dabei entsteht eine dauerhafte kraft- und/oder formschlüssige Fügeverbindung, die eine hohe Kraftübertragung ermöglicht.

Durch eine kompakte Ausgestaltung mit nur relativ geringem Platzbedarf ist eine derartige Vorrichtung zum Rollclinchen vorteilhaft in eine Walzstrecke einer Walzprofilieranlage integrierbar. Die Walzstrecke bezeichnet dabei den Teil der Walzprofilieranlage in dem die Biegeumformung des flächigen Ausgangsmaterials zu einem beliebigen Profilquerschnitt stattfindet .

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zum Rollclinchen dabei ohne größere Probleme in eine Walzstrecke integrierbar, da sie sich vorzugsweise an die letzte Umformeinheit der Walzstrecke anschließt. In Abhängigkeit der herzustellenden Geometrie des Strukturbauteils ist jedoch auch eine Integration der Vorrichtung zum Rollclinchen zwischen Umformeinheiten der Walzstrecke möglich. Dies erfordert unter Umständen aber Modifikationen der Vorrichtung z.B. hinsichtlich des Abstands der Umformeinheiten der Walzstrecke oder der konkreten konstruktiven Ausgestaltung der Vorrichtung zum Rollclinchen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Rollenwerkzeuge, d.h. Stempelrad und Matrizenrad, als eine fliegende Rolleneinheit ausgestaltet. Dies bedeutet, dass die Lagerung des Stempelrades im Wesentlichen wie bereits beschrieben erfolgt und die beim Rollclinchen eingeleiteten Kräfte direkt beispielsweise in ein Gestell abgeleitet werden, vorzugsweise durch eine Lagerung der Achse beidseitig des Stempelrades. Die Lagerung des Matrizenrades hingegen ist dergestalt ausgeführt, dass das Matrizenrad an einer Art Schwinge befestigt und gelagert

ist. Die Rotation des Matrizenrades wird dadurch nicht eingeschränkt. In Abhängigkeit der aufzunehmenden Kräfte und des vorhandenen Bauraums ist die Steifigkeit der Schwinge auszulegen und die Lagerung des Matrizenrades am Ende der Schwinge ein- oder zweiseitig auszuführen. Der große Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass damit das Matrizenrad der Vorrichtung zum Rollclinchen in einen Hohlquerschnitt eines Strukturbauteils einfahrbar ist und so eine Verbindungsnaht durch Rollclinchen herstellbar ist ohne dass ein äußerer und vom Hohlquerschnitt abstehender Verbindungsflansch am Strukturbauteil entsteht. Somit sind durch die erfindungsgemäße Vorrichtung Strukturbauteile herstellbar, die wesentlich weniger Bauraum erfordern, wodurch das Einsatzspektrum derartiger Strukturbauteile vorteilhaft erhöht wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Rollclinchen ergeben sich, wenn der Stempelring und/oder der damit zusammenwirkende Ambossring eines Stempelrades bzw. eines Matrizenrades keinen konstanten Durchmesser haben. Das bedeutet, dass Stempel- und/oder Ambossring an ihrem Außenumfang eine wellenförmige Ausgestaltung aufweisen, wobei die Differenz zwischen Wellental und Wellenberg jeweils einen Betrag von kleiner als 5mm beträgt, insbesondere kleiner lmm. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine definiert variable plastische Deformation der zu fügende blechförmigen Materialien und somit einen definiert variablen Fügequerschnitt über die Längserstreckung eines Strukturbauteils, wodurch eine formschlüssige Verbindung auch in Richtung der Längserstreckung der Rollclinchnaht erreicht wird. In Abhängigkeit der zu übertragenden Kräfte sind die umfängliche Wellenform und die Anzahl an Wellenbergen speziell auszugestalten. Zur Reduzierung des steuerungstechnischen

Aufwandes ist vorzugsweise nur der Umfang des Stempelrings in Wellenform auszugestalten und der Ambossring entsprechend einer minimal erforderlichen Bodendicke der Rollclinchnaht mit einem konstanter Durchmesser auszugestalten.

Alternativ oder additiv zu den bisher beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Rollclinchen weist die Vorrichtung eine Zuführung von Zusatzmaterial zur Erhöhung der Festigkeitseigenschaften der Fügeverbindung auf. Als Zusatzmaterial ist dabei vorzugsweise deformierbares Material insbesondere blechförmiges Material in Streifenform zuführbar. Der Vorteil ist, dass so die plastische Deformation der zu verbindenden Materialien erhöht wird und gleichzeitig eine verbesserte kraft- und/oder formschlüssige Verbindung erreicht wird. Die Zuführung von Zusatzmaterial kann dabei derart ausgestaltet sein, dass separat von außen von einem Materialspeicher beispielsweise einem schmalen Blechcoil Material zugeführt wird. Alternativ zum separaten Materialspeicher ist es aber auch möglich, dass die Zuführung von Zusatzmaterial eine Schneideinheit aufweist, welche vom blechförmigen Material des Strukturbauteils innerhalb der Walzstrecke streifenförmiges Material abtrennt und so das Zusatzmaterial bereitstellt.

Die Aufgabe hinsichtlich des anzugebenden Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass beim Rollclinchen zur Herstellung einer Fügeverbindung an einem Strukturbauteil aus blechförmigen Material, wobei das blechförmige Material durch ein Walzprofilierverfahren in das Strukturbauteil mit zumindest einem geschlossenen Hohlquerschnitt umgeformt wird, eine Fügeverbindung mit einem über die Längserstreckung des Strukturbauteils gesehen definiert variablen Fügequerschnitt ausgebildet wird.

Alternativ oder additiv wird die Aufgabe hinsichtlich des anzugebenden Verfahrens auch erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zur Herstellung einer Fügeverbindung mittels Rollclinchen an einem Strukturbauteil aus blechförmigen Material, wobei das blechförmige Material durch ein Walzprofilierverfahren in das Strukturbauteil mit zumindest einem geschlossenen Hohlquerschnitt umgeformt wird, ein Zusatzmaterial zur Verstärkung in die Fügeverbindung einbracht wird.

Durch die erfindungsgemäßen Lösungen wird jeweils ein Verfahren geschaffen, welches auf einfache Art und Weise eine besonders wirtschaftliche Herstellung einer dauerhaften Fügeverbindung durch Rollclinchen an einem Strukturbauteil ermöglicht, wodurch sich weitere zuvor bereits ausführlich beschriebene Vorteile insbesondere für das Strukturbauteil hinsichtlich der Bauteileigenschaften ergeben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Rollclinchen (1) und ein erfindungsgemäßes Strukturbauteil (2) mit einem über die Längserstreckung des Strukturbauteils (2) im Wesentlichen konstanten Bauteilquerschnitt in einer nicht maßstabsgetreuen, perspektivischen Ansicht.

Figur 2 zeigt in einer Draufsicht eine Detailansicht des über die Längserstreckung des Strukturbauteils (2) variablen Fügequerschnitts (3) des erfindungsgemäßen Strukturbauteils (2) gemäß Fig. 1, sowie zwei Schnittansichten durch den variablen Fügequerschnitt (3) .

Das erfindungsgemäße Strukturbauteil (2) aus einem hochfesten Mehrphasenstahl mit einem über seine Längserstreckung im Wesentlichen konstanten Bauteilquerschnitt gemäß Figur 1 wird als Versteifungsstruktur im Bereich einer Kraftfahrzeugkarosserie eingesetzt.

Das Strukturbauteil (2) ist dabei aus einem einzigen blech- förmigen Material gebildet, welches mittels Walzprofilieren in einer Walzstrecke durch Biegeumformung in den Bauteilquerschnitt des Strukturbauteils (2) mit zwei Hohlquerschnitten (21, 22) umgeformt wird. Nach der Walzstrecke ist anschließend an die letzte Umformrolleneinheit die Vorrichtung zum Rollclinchen (1) in den Walzprofilierprozess integriert. Die Vorrichtung zum Rollclinchen (1) weist dazu unter anderem ein Stempelrad (11) und ein Matrizenrad (12) auf. Durch ein Hindurchführen des walzprofilierten Strukturbauteils (2) werden am Strukturbauteil (2) zwei Rollclinchnähte (23, 24) mit einem variablen Fügequerschnitt (3) am Strukturbauteil (2) erzeugt. Die Rollclinchnähte (23, 24) erstrecken sich über die gesamte Länge des Strukturbauteils (2) .

Die Vorrichtung zum Rollclinchen (1) und die Walzstrecke sind Teil einer Walzprofilieranlage, welche wiederum Teil einer ganzen Prozesskette zur Herstellung des Strukturbauteils (2) ist, die noch weitere Prozessschritte wie beispielsweise eine Abhaspei zur Verarbeitung von Blechmaterial in Coil-Form oder aber auch die Vereinzelung der Strukturbauteile umfasst. Diese Prozesskette wird als gegeben vorausgesetzt und ist nicht weiter Teil dieser Ausführung.

Die Vorrichtung zum Rollclinchen (1) weist am Stempelrad (11) zwei Stempelringe (111, 112) auf, die jeweils an ihrem Umfang eine sinusförmige Wellenform mit einer betragsmäßigen Differenz von 1mm zwischen Wellental und Wellenberg aufweisen. Da-

durch werden am Strukturbauteil (2) zwei variable Rollclinchnähte (23, 24) mit variablen Fügequerschnitt (3) erzeugt, wodurch die Festigkeitseigenschaften des Strukturbauteils (2) wesentlich erhöht werden. Das Matrizenrad (12) weist hingegen zwei Ambossringe mit konstantem Durchmesser auf.

Beim Rollclinchen führt die wellenförmige Ausgestaltung der Stempelringe (111, 112) zu einer variablen plastischen Verformung im Fügequerschnitt (3). Somit entsteht auch in Längsrichtung des Strukturbauteils (2) eine formschlüssige Verbindung (31, 32), die die Schubfestigkeit der Rollclinchnaht (23, 24) erheblich steigert.

Nach der Vorrichtung zum Rollclinchen werden die Strukturbauteile (2) durch eine mitlaufende Vereinzelungseinheit auf ihre endgültige Läge geschnitten.

Am Ende des äußerst wirtschaftlichen Herstellprozesses steht das erfindungsgemäße Strukturbauteil (2) .

Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungen beschränkt ist, sondern vielmehr auf andere Ausgestaltungen wie zum Beispiel des Bauteilquerschnitts oder der speziellen Ausgestaltung der Vorrichtung oder des Verfahrens übertragbar ist.

So kann beispielsweise auch ein flexibles Walzprofilierverfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils mit über seiner Längserstreckung veränderlichen Profilquerschnitts verwendet werden. Daraus folgt für die Vorrichtung wiederum, dass die Walzstrecke Umformeinheiten mit verstellbaren Umformrollen aufweist, so dass die Umformrollen während der Umformung eine Bewegung durchführen, die der Veränderung des herzustellenden Profilquerschnitts entspricht.